CN107765370B - 光交叉连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种光交叉连接装置。本发明实施例方法包括：x个输入端口、y个输出端口、第一开关矩阵、第二开关矩阵和控制装置，y大于等于x；第一开关矩阵上包括呈矩阵排布的x×m个开关，其中，第一列的x个开关分别用于接收来自x个输入端口的偏振光束；第二开关矩阵包括呈矩阵排布的y×n个开关，其中，y个输出端口分别用于接收来自最后一列的y个开关的光束；x个输入端口分别具有对应的输出端口；控制装置用于当确定第j个输入端口对应第k个输出端口时，控制开关，使得第j个输入端口输出的光束依次经过第一开关矩阵中的第j行开关和第二开关矩阵中的第k行开关，以预置角度入射至第k个输出端口。

Description

光交叉连接装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光交叉连接装置。
背景技术
光交叉连接(英文：Optical Cross Connection，缩写：OXC)装置具有至少两个输入端口和至少两个输出端口，用于控制该光交叉连接装置的任意一个输入端口在光网络节点处所接收到的光信号从光交叉连接装置中的其中一个输出端口出射。
如图1所示，图1为现有技术中的基于微机电系统(英文全称：Micro-Electro-Mechanical System，英文缩写：MEMS)的OXC装置的光交叉开关的一种实施例的结构示意图，该结构示意图为二维示意图。图中的光交叉开关包括一个镜片矩阵，其中该镜片矩阵中的每一个镜片106由MEMS 105控制旋转角度。光交叉连接装置的任意一个输入端口140与其中一行镜片106相对，且任意一个输出端口130与其中一列镜片106相对。在需要将第i个输入端口140输出的光从第j个输出端口130输出时，通过MEMS 105控制镜片矩阵中各镜片106的旋转角度，使得镜片矩阵中第i行第j列个镜片106旋转至位于该第i个输出端口130输出的光束的光路上，而第i行的其他镜片和第j列的其他镜片旋转至避开该光路，以使得该第i行第j列的镜片将该光束反射至第j个输出端口130。然而，这种光交叉开关对镜片的旋转角度的要求精度较高，导致光交叉连接装置对震动比较敏感，长期使用可靠性较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种光交叉连接装置，对震动的敏感度较低，长期可靠性较高。
第一方面，本发明提供一种光交叉连接装置，该光交叉连接装置包括x个输入端口、y个输出端口、第一开关矩阵、第二开关矩阵和控制装置，其中，x和y为正整数，且y大于等于x；
第一开关矩阵包括呈矩阵排布的x×m个开关，其中第一列的x个开关和x个输入端口一一对应，该x个开关中的每一个开关用于接收来自对一个的输入端口的偏振光束，该偏振光束具体为圆偏振光或者椭圆偏振光；
第二开关矩阵包括呈矩阵排布的y×n个开关，其中最后一列的y个开关和y个输出端口一一对应，该y个输出端口中的每一个输出端口用于接收来自对应的开关的光束；x个输入端口中每个输入端口分别具有对应的输出端口；
第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关都包括至少一个聚合物偏振光栅PPG，PPG用于将入射的左旋偏振光改变成右旋偏振光，并在PPG的偏折面内朝第一预置方向偏折预置角度出射，以及将入射的右旋偏振光改变成左旋偏振光，并在PPG的偏折面内朝第二预置方向偏折预置角度出射，第一预置方向和第二预置方向相反；
控制装置用于当确定第j个输入端口的对应输出端口为第k个输出端口时，控制第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关，使得第j个输入端口输出的光束依次经过第一开关矩阵中的第j行开关和第二开关矩阵中的第k行开关，以预置角度入射第k个输出端口，其中，j为小于等于x的正整数，k为小于等于y的正整数，该预置角度可以是一个具体角度，也可以是一个角度范围。
第一方面的实现方案中，光交叉连接装置中的第一开关矩阵包括x×m个开关，其中每一行开关与一个输入端口相对，使得一个输入端口输出的光束依次经过该行中的m个开关；由于开关中包括PPG，通过利用PPG能够改变圆偏振光的偏振方向的特性，对于该第一开关矩阵中的每一行的m个开关，控制装置通过控制该m个开关来选择输入端口输出的偏振光束在从第m个开关出射时的出射角度，来选择该束光束在入射第二开关矩阵时所入射的行数，这样，该光束在依次经过第二开关矩阵中的某行的y个开关后入射至该行对应的输出端口，由于光束在耦合到输出端口时需要以预置角度入射该输出端口，本发明中还通过控制装置控制第二开关矩阵中的该行开关来改变该光束的传播角度，使得该光束在入射输出端口时能够以预置角度入射；本发明中，在改变光束的传播角度时由于不需要调整PPG的旋转角度，因此光交叉连接装置对震动的敏感度较低，长期可靠性较高。
结合第一方面，在本发明的第一种实现方式中，第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关还包括一个液晶，在每一个开关中PPG和液晶并列，该PPG用于接收来自该液晶的光束；
其中，液晶用于在满足第一条件时透射入射光，以及在满足第二条件时将入射的左旋偏振光改变为右旋偏振光以及将入射的右旋偏振光改变为左旋偏振光，例如，该第一条件是液晶的输入电压位于第一预置范围内，第二条件是液晶的输入电压位于第二预置范围内。这样，可通过控制装置控制每个开关中的液晶，实现光束在经过每个开关时能朝两个方向中的其中一个方向偏折；那么光束在经过第一开关矩阵的一行开关后能够实现较大的角度偏转以入射到第二开关矩阵中任意一行开关上，并从该行开关对应的输出端口出射的目的，能够实现较高的输入输出端口数量。
结合第一方面的第一种实现方式，在本发明的第二种实现方式中，第一开关矩阵的行与第二开关矩阵的行平行，第一开关矩阵的列与第二开关矩阵的列平行，且第一开关矩阵中的所有PPG的偏折面和所述第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第一开关矩阵中的行和列所构成的平面。
结合第一方面的第一种实现方式，在本发明的第三种实现方式中，第一开关矩阵的行与第二开关矩阵的行平行，第一开关矩阵的列与第二开关矩阵的列垂直；第一开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第一预置面，第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第二预置面，其中，第一预置面垂直于第二预置面。本实现方式中开关矩阵的结构较为规则，有利于输入输出端口数量较高时光交叉连接装置的设计。
结合第一方面、第一方面的第一种实现方式、第二种实现方式或者第三种实现方式，在本发明的第五种实现方式中，光交叉连接装置还包括透镜系统，用于将来自第一开关矩阵中第m列开关出射的x个光束分别折射到第二开关矩阵中第一列中的x个开关上，其中，该透镜系统包含至少一个透镜。由于透镜系统可以将第一开关阵列中的光束折射到第二开关阵列中，可以在减少开关矩阵中开关的数量时仍能够将第一开关阵列中第j行开关出射的光束折射到第二开关阵列中的第k行上。
结合第一方面，在本发明的第六种实现方式中，x＝y＝2，m＝n＝1，第一开关矩阵中的开关还包括一个液晶，该开关中的PPG用于接收来自该液晶的光束；第一开关矩阵中的两个开关和第二开关矩阵中的两个开关分别位于一个菱形的四条边上。由于第一开关矩阵和第二开关矩阵之间没有距离要求，能够减小光交叉连接装置的长度。
结合第一方面，在本发明的第七种实现方式中，x＝y＝2，m＝n＝1，第一开关矩阵中的开关还包括一个液晶，该开关中的PPG用于接收来自该液晶的光束；
第一开关矩阵和第二开关矩阵之间还设置有一个透镜，且第一开关矩阵和第二开关矩阵分别位于该透镜的两个焦平面上。由于第一开关矩阵和第二开关矩阵平行放置，降低了第一开关矩阵和第二开关矩阵的角度放置要求。
结合第一方面，在本发明的第八种实现方式中，x个输入端口中的每个输入端口和该输入端口对应的开关之间设置有准直器件，例如准直透镜，用于对该输入端口出射的光束进行准直；
和/或，
y个输出端口中的每个输出端口和该输出端口对应的开关之间设置有准直器件，用于对该输出端口出射的光束进行准直。这样，可以减小光束的发散角度，避免光斑扩大。
结合第一方面，在本发明的第九种实现方式中，第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关还包括一个PPG和一个液晶，每一个开关中两个PPG和一个液晶依次并列排布，其中一个PPG用于接收来自该液晶的光束，并将光束出射至另一个PPG；
其中，液晶用于在满足第一条件时透射入射光，以及在满足第二条件时将入射的左旋偏振光改变为右旋偏振光以及将入射的右旋偏振光改变为左旋偏振光；例如，该第一条件是液晶的输入电压位于第一预置范围内，第二条件是液晶的输入电压位于第二预置范围内；
第一开关矩阵的行与第二开关矩阵的行平行，第一开关矩阵的列与第二开关矩阵的列垂直；
第一开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第一预置面，第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第二预置面，其中，第一预置面垂直于所述第二预置面；
控制装置用于控制开关中的液晶，使得液晶满足第一条件或者第二条件。这样，通过在开关中设置两个PPG和一个液晶，使得光束在经过一个开关时能够朝不同方向平移，相比包括一个PPG和一个液晶的开关，在设计光交叉连接装置时能够更加容易。
结合第一方面，在本发明的第十种实现方式中，第一开关矩阵中第一列至第m-1列中的开关和第二开关矩阵中第一列至第n-1列中的开关具体包括两个PPG和一个液晶，每一个开关中，该两个PPG的其中一个PPG用于接收来自液晶的光束，并将光束出射至另一个PPG；
第一开关矩阵的第m列中的开关和第二开关矩阵的第n列中的开关具体包括依次并列的一个液晶、一个PPG和一个反射件，其中反射件用于接收来自PPG的光束并反射回所述PPG；
所述光交叉连接装置还包括导光件，所述导光件用于将来自所述x个输入端口的光束透射至所述第一开关矩阵，将来自所述第一开关矩阵的光束反射至所述第二开关矩阵，以及将来自所述第二开关矩阵的光束透射至所述输出端口。由于第一开关矩阵的第m列的开关和第二开关矩阵中的第n列中包括反射件，使得第一和第二开关阵列中每个阵列的入射一侧的光路和出射一侧的光路重叠，能够使得光交叉连接装置的整体小型化。
结合第一方面，在本发明的第十一种实现方式中，m＝1，n＝1；第一开关矩阵和第二开关矩阵的开关具体包括依次并列的一个液晶、一个PPG和一个反射件，其中，该反射件用于接收来自该PPG的光束并反射回该PPG；
光交叉连接装置还包括导光件，导光件用于将来自x个输入端口的光束透射至第一开关矩阵，将来自第一开关矩阵的光束反射至第二开关矩阵，以及将来自第二开关矩阵的光束透射至输出端口。由于第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关反射件，使得第一和第二开关阵列中每个阵列的入射一侧的光路和出射一侧的光路重叠，能够使得光交叉连接装置的整体小型化。
结合第一方面的第十种实现方式或者第十一种实现方式，在本发明的第十二种实现方式中，导光件在来自输入端口的光束的入射光路上设置有透射区，在来自第一开关矩阵的光束的入射光路上设置有反射区，以及在来自第二开关矩阵的光束的入射光路上设置有透射区。通过导光件上的透射区和反射区的设置，能够实现对不同光路上的光路分光，且不需要对入射导光件之前的光束进行处理。
结合第一方面的第十种实现方式或者第十一种实现方式，在本发明的第十三种实现方式中，导光件为偏振分光器；第一开关矩阵和导光件之间、第二开关矩阵和导光件之间分别设置有四分之一玻片。由于导光件通过偏振分光，不需要严格控制光束入射导光件的位置。
附图说明
图1为现有技术中的基于MEMS的OXC装置的光交叉开关的一种实施例的结构示意图；
图2为聚合物偏振光栅的工作原理示意图；
图3为本发明的光交叉连接装置的一个实施例的结构图示意图；
图4为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图；
图5为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图；
图6为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图；
图7为图6所示的光交叉连接装置中第一开关矩阵、第二开关矩阵、第一至第四光纤的右视图；
图8为本发明的光交叉连接装置的另一种实施例的结构示意图；
图9为光束在依次经过2个开关时所能够实现的4种光路的示意图；
图10中的四个图分别为4个输入端口输出的光束在经过光交叉连接装置时所能够实现的所有光路的示意图；
图11为光束经过包括两个PPG和一个液晶的开关时的光路示意图；
图12为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图；
图13为光束经过包括并列的液晶、PPG和反射件的开关时的光路示意图；
图14为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图；
图15中的左图为图14所示实施例中导光件1003的左视图；
图16为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图；
图17为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构示意图；
图18为图17中的输入输出端口和第一、第二开关矩阵的仰视图。
具体实施方式
为方便对本发明的理解，下面先对本发明中提到的各术语进行说明。
液晶(英文：Liquid Crystal，缩写：LC)：当满足第一条件(例如输入电压位于第一预置范围内)时，液晶能够将入射的左旋偏振光改变为右旋偏振光出射，以及将入射的右旋偏振光改变为左旋偏振光出射；当满足第二条件(例如输入电压位于第二预置范围内)时，液晶不改变入射光的偏振态，直接透射入射光。
聚合物偏振光栅(英文：Polymer Polarization Grating，缩写：PPG)：如图2所示，若入射PPG的光束为左旋偏振光，该光束从PPG出射时被调节为右旋偏振光并衍射到+n级出射；若入射PPG的光束为右旋偏振光，该光束从PPG出射时被调节为左旋偏振光并衍射到-n级出射。其中，光束被衍射到+n级出射时，相当于光束入射PPG后出射光束的传播方向朝第一预置方向(图2中为向上)偏折θ度角，为描述方便，将入射PPG之前的光束和偏折后的光束所在平面称为该PPG的偏折面；光束被衍射到-n级出射时，相当于光束入射PPG后出射光束的传播方向第二预置方向(图2中为向下)偏折θ度角。
呈矩阵排布的a×b个开关，也称为开关矩阵，指的是呈a行b列的矩阵排布的a×b个开关，开关(i,j)指的是在位于第i行第j列处的开关，其中，a、b、i、j均为正整数。
为描述清楚，下文中的“左”、“右”、“上”、“下”、“外”、“内”等描述方位的词均指的是图中的方位，其中“外”指的是垂直于纸面的直线朝向纸外的方向，“内”指的是垂直于纸面的直线朝向纸内的方向。
请参阅图3，图3为本发明的光交叉连接装置的一个实施例的结构图示意图。光交叉连接装置30包括控制装置39、第一开关矩阵35、第二开关矩阵36、2个输入端口和2个输出端口。具体的，该2个输入端口分别图3中的第一光纤31、第二光纤32靠近第一开关矩阵35的端口，该2个输出端口分别为图3中的第三光纤33和第四光纤34靠近第二开关矩阵36的端口。
第一开关矩阵包括呈矩阵排布的2×1个开关，其中该开关包括一个PPG352和一个液晶351，该PPG 352用于接收来自该液晶351的光束。第二开关矩阵36包括呈矩阵排布的2×1个开关，其中该开关包括一个PPG。
本实施例中，第一开关矩阵的行和第二开关矩阵的行平行，该第一开关矩阵的列于该第二开关矩阵的列平行，且第一开关矩阵和第二开关矩阵中的各PPG的偏折面均平行于该行和该列。具体的，图3中该所有行和列均平行纸面。为描述清楚，本文中，开关矩阵的行指的是将开关矩阵的每一个开关用一个点表示时，该开关矩阵中每一行的所有点连成的线，同理，开关矩阵中的列指的是每一列的所有点连成的线。
第一光纤31的端口与第一开关矩阵35中的开关(1,1)对应，用于将偏振光束输出到该开关(1,1)上，第二光纤32的端口与第一开关矩阵35中的开关(2,1)对应，用于将圆偏振光束(具体为左旋偏振光或者右旋偏振光)输出到该开关(2,1)上。实际应用中，入射第一光纤31和第二光纤32的光束不一定是圆偏振光，因此，可选的，本发明的光交叉连接装置中的各输入端口处还设置有起偏器和1/4玻片，该1/4玻片用于接收来自起偏器的光束，其中，该起偏器用于将该入射的光束改为预置方向的线偏振光，该1/4玻片用于将入射的线偏振光改为预置方向的圆偏振光。
第三光纤33的端口与第二开关矩阵36中的开关(1,1)对应，用于接收来自该开关(1,1)的光束，第四光纤34的端口与第二开关矩阵36中的开关(2,1)对应，用于接收来自开关(2,1)偏振光束输出到该开关(2.1)上。
控制装置39用于调整第一开关矩阵35和第二开关矩阵36中的开关，使得光交叉连接装置30处于第一状态或者第二状态，其中，第一状态指的是来自第一光纤31的光束从第四光纤34出射，来自第二光纤32的光束从第三光纤33出射；第二状态指的是来自第一光纤31的光束从第三光纤33出射，来自第二光纤32的光束从第四光纤34出射。
图3为光交叉连接装置30处于第一状态时的光路示意图。具体的，如下过程描述了控制装置通过调整第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关以使得光交叉连接装置30处于第一状态：
在第一开关矩阵中，开关(1,1)中的液晶接收第一光纤31出射的偏振态为左旋偏振态的光束，控制装置39使得该液晶满足第二条件，以将第一光束改变为右旋偏振光出射至PPG。或者，该液晶接收第一光纤31出射的偏振态为右旋偏振态的第一光束；控制装置39使得液晶满足第一条件，以使得该液晶不改变第一光束的偏振态，直接将第一光束透射至PPG。同理，开关(2,1)接收第二光纤32出射的光束，控制装置39控制该开关(2,1)中的液晶，使得该光束以左旋偏振态入射至该开关(2,1)中的PPG。
在本发明的另一个可能的实施方式中，若确定光交叉连接装置所接收的第一光束的偏振态为右旋偏振态，以及所接收的第二光束的偏振态为左旋偏振态，开关(1,1)中的液晶和开关(2,1)中的液晶可以省略不用。
本实施例中，第一开关矩阵35中，开关(1,1)中的PPG接收垂直入射的、为右旋偏振态的光束，将该光束改为左旋偏振态，并向下偏折θ度角出射。开关(2,1)中的PPG接收垂直入射的左旋偏振态的光束，将该光束改为右旋偏振态，并向上偏折θ度角出射。可选的，开关(1,1)和开关(2,1)中的PPG也可以合为同一个PPG，在此不作限制。
第二开关矩阵36中，开关(2,1)中的PPG用于接收以θ度角入射的、为左旋偏振光的光束，将该光束改为右旋偏振光，并向上偏折θ度角出射，以预置角度(本实施例中具体为90度)入射至第四光纤34。开关(1,1)中的PPG接收以θ度角入射的、为右旋偏振光的光束，将该光束改为左旋偏振光，并向下偏折θ度角出射，以预置角度(本实施例中具体为90度)入射至第三光纤33。可选的，开关(1,1)和开关(2,1)中的PPG也可以合为同一个PPG，在此不作限制。
本实施例中，第一开关矩阵35和第二开关矩阵36的每一个开关上还分别设置有透射区，光束穿过该透射区时不改变传播方向和偏振态。其中，该透射区可以是设置在开关中的通孔，或者是设置在开关中通孔上的透光片，在此不作限制。具体举例来说，开关包括一个LC和一个PPG，那么该LC上和该PPG上分别设有一个通孔，该LC和该PPG上的通孔相对，一起形成开关上的透射区。
具体的，如下过程描述了控制装置通过调整第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关以使得光交叉连接装置30处于第二状态：
控制装置39用于移动第一开关矩阵和第二开关矩阵，使得第一开关矩阵的每一个开关中的透射区分别位于对应的光束的光路上，这样，第一开关矩阵中的每一个开关将入射的光束透射至第二开关矩阵，且第二开关矩阵中的每一个开关中的透射区位于入射光束的光路上，使得第二开关矩阵中的每一个开关将入射的光束透射，并以预置角度(本实施例中具体为90度)入射至对应的光纤中出射。
需注意的是，本文中预置角度可以是一个具体角度，也可以是一个预定范围内的任意一个角度，在此不作限制。
可选的，本实施例中，光交叉连接装置中的输入端口和输出端口也可以不是光纤的端口，而是其他能够中继光束的光学元件的端口，例如是方棒的端口，在此不作限制。
可选的，本实施例中，光交叉连接装置中的每一个输出端口处还设置有1/4玻片和起偏器，该起偏器用于接收来自1/4玻片的光束，其中，该1/4玻片用于将入射的圆偏振光改为线偏振光，该起偏器用于将该线偏振光还原为非偏振光。
请参阅图4，图4为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图。本实施例中，光交叉连接装置40的结构和图3所示光交叉连接装置30的结构相似。与图3所示实施例不同的是，本实施例中，光交叉连接装置还包括位于第一开关矩阵35和第二开关矩阵36之间的会聚透镜37。实际应用中，该会聚透镜37也可以是一个透镜系统，为描述方便，下文各实施例中均以透镜为例进行描述。
为方便描述，将图3中光交叉连接装置30处于第一状态时第一光纤31和第二光纤32输出的两束光在第一开关矩阵35和第二开关矩阵36之间的光路的交点所在位置称为位置A。本实施例中，会聚透镜37的中心与位置A重合，且第一开关矩阵中的两个开关的PPG均位于会聚透镜37的同一个焦平面上，第二开关矩阵中的两个开关的PPG均位于会聚透镜37的另一个焦平面上。
本实施例中，控制装置39用于调整第一开关矩阵35和第二开关矩阵36中各开关中的液晶，使得光交叉连接装置处于第一状态或者第二状态，其中，第一状态指的是来自第一光纤31的光束从第四光纤34出射，来自第二光纤32的光束从第三光纤33出射；第二状态指的是来自第一光纤31的光束从第三光纤33出射，来自第二光纤32的光束从第四光纤34出射。
其中，图中第一开关矩阵35和第二开关矩阵36之间的无阴影光束为光交叉连接装置处于第一状态时的光束，阴影光束为光交叉连接装置处于第二状态时的光束。
控制装置39通过调整第一开关矩阵35和第二开关矩阵36中的开关以使得光交叉连接装置处于第一状态时，由于会聚透镜37的中心与位置A重合，第一光束和第二光束在穿过会聚透镜37时经过会聚透镜37的中心，因此会聚透镜37并未改变第一光束和第二光束的传播方向。因此，光交叉连接装置40处于第一状态时，光束在光交叉连接装置中的光路和在图3所示光交叉连接装置中的光路相同，在此不再赘述。
为下文描述方便，将光交叉连接装置处于第一状态时第二光纤32出射的光束入射在第二开关矩阵36上的位置称为位置B，将该光束在第一开关矩阵35和第二开关矩阵36之间的光路称为光路L，将该光束入射在第二开关矩阵36上的位置称为位置C。
具体的，如下过程描述了控制装置通过调整第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关以使得光交叉连接装置30处于光交叉连接装置40处于第二状态：
在第一开关矩阵中，控制装置39控制开关(1,1)中的液晶，使得来自第一光纤31的光束以左旋偏振态入射至该开关的PPG中。该PPG将该光束改为右旋偏振态，并向上偏折θ度角出射至会聚透镜37。由于该光束入射会聚透镜37的入射光路平行于光路L，且位置B位于会聚透镜37的焦平面上，因此第一光束被会聚透镜37汇聚至第PPG的位置B处。根据几何学可知，该光束入射位置B处的入射角度为θ，由于该光束此时为左旋偏振态，因此穿过PPG后向上偏折θ度角出射，也即从PPG垂直出射至第三光纤33。
在第一开关矩阵中，控制装置39控制开关(2,1)中的液晶，使得来自第二光纤32的光束以右旋偏振态入射至该开关的PPG中。该PPG将该光束改为左旋偏振态，并向下偏折θ度角出射至会聚透镜37。同理，该光束经会聚透镜37汇聚至第二开关矩阵的开关(2,1)中PPG的位置C处，穿过该PPG后向下偏折θ度角出射，也即从该PPG垂直出射至第四光纤34。
本实施例中，相比实施例一，由于光交叉连接装置从第一状态被调整到第二状态时，第一开关矩阵35和第二开关矩阵36并不需要发生位移，更有利于光交叉连接装置的小型化。
在图3和图4所示实施例中，光束入射输出端口的预置角度为90度。可选的，该预置角度也可以不是90度。如图5所示，图5为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图。本实施例中，光交叉连接装置的结构和图4所示光交叉连接装置的结构相似。与图4所示实施例不同的是，本实施例中，第一开关矩阵和第二开关矩阵之间不设有透镜；第一开关矩阵35中，开关(1,1)相比图4中第一开关矩阵的开关(1,1)顺时针旋转了θ度角，开关(2,1)相比图4中第一开关矩阵的开关(2,1)逆时针旋转了θ度角。第二开关矩阵36中，开关(1,1)相比图4中第二开关矩阵的开关(1,1)逆时针旋转了θ度角，开关(2,1)相比图3中第二开关矩阵的开关(2,1)顺时针旋转了θ度角。
控制装置39用于控制第一开关矩阵中的各开关中的液晶，使得光交叉连接装置处于第一状态或者第二状态。
具体的，本实施例中控制装置39的工作流程以及光交叉连接装置在第一状态和第二状态中光束在各处的偏振方向分别和图4所示实施例中的光交叉连接装置一样。不同的是，本实施例中，输入端口出射光束并不是以90度的入射角入射第一开关矩阵，且第二开关矩阵出射的光束也不是以90度的入射角入射输出端口。
为描述方便，在光交叉连接装置处于第一状态时，称第一光纤31、第二光纤32出射的光束在第一开关矩阵和第二开关矩阵间的光路分别为光路L1、光路L2(图中该光路L1和光路L2均用实线表示)，在光交叉连接装置处于第二状态时，称第一光纤31、第二光纤32出射的光束在第一开关矩阵和第二开关矩阵间的光路分别为光路L3、光路L4(图中该光路L3和光路L4均用虚线表示)。
本实施例中，光路L3和光路L4平行，光路L2和光路L3交汇在第二开关矩阵36的开关(1,1)上的同一处，且光路L2经该开关(1,1)向下偏折后的出射光路和光路L3经该开关(1,1)向上偏折后的出射光路重合；光路L1和光路L4交汇在第二开关矩阵36的开关(2,1)上的同一处，且光路L4经该开关(1,1)向下偏折后的出射光路和光路L1经该开关(1,1)向上偏折后的出射光路重合。
请参阅图6，图6为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图。本实施例中，光交叉连接装置的结构和图4所示光交叉连接装置的结构相似。不同的是，本实施例中，第一开关矩阵35的行与第二开关矩阵36的行平行，该第一开关矩阵35的列与该第二开关矩阵36的列垂直(具体的，图6中第一开关矩阵的行和列均平行于纸面)；且该第一开关矩阵35中的所有PPG的偏折面均平行于第一预置面，该第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第二预置面(图6中具体为平行于纸面的平面)，其中，该第一预置面垂直于该第二预置面。
具体的，第一开关矩阵中开关(1,1)的PPG位于开关(2,1)的PPG的上方，第二开关矩阵中开关(2,1)的PPG位于开关(1,1)的PPG的外方。如图7所示，图7为图6所示的光交叉连接装置中第一开关矩阵、第二开关矩阵、第一至第四光纤的右视图。开关51为第一开关矩阵中的开关(1,1)，开关52为第一开关矩阵中的开关(2,1)，开关53为第二开关矩阵中的开关(1,1)，开关54为第二开关矩阵中的开关(2,1)。
具体的，如下过程描述了控制装置39通过调整第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关以使得光交叉连接装置处于第一状态：
第一开关矩阵35中，开关(1,1)接收来自第一光纤31的光束，并向外偏折θ度角出射偏振态为左旋偏振态的光束。开关(2,1)接收来自第二光纤32的光束，并向内偏折θ度角出射偏振态为右旋偏振态的光束。
其中，来自开关(1,1)的光束从出射至会聚透镜37的光路L1和来自开关(2,1)的光束出射至会聚透镜37的光路L2均平行于会聚透镜37的光轴L，且光路L1、光路L2和光轴L中两两位于不同平面上。
会聚透镜37将来自第一开关矩阵35的开关(1,1)的光束向下汇聚至第二开关矩阵36的开关(2,1)，并向上偏折θ度角后射至第四光纤34。会聚透镜37将来自第一开关矩阵35的开关(2,1)的光束向上汇聚至第二开关矩阵36的开关(1,1)，并向下偏折θ度角后出射至第三光纤33。
具体的，如下过程描述了控制装置39通过调整第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关以使得光交叉连接装置处于第二状态：
第一开关矩阵35中，开关(1,1)将接收到的光束向内偏折θ度角、以右旋偏振态出射。开关(2,1)将接收到的光束向外偏折θ度角、以左旋偏振态出射。
其中，来自开关(1,1)的光束出射至会聚透镜37的光路L3和来自开关(2,1)的光束出射至会聚透镜37的光路L4均平行于会聚透镜37的光轴L，且光路L3、光路L4和光轴L中两两位于不同平面上。
根据几何学可知，光路L3平行于光路L2，光路L4平行于光路L1，根据会聚透镜的光学特性可知，会聚透镜37将入射光路为L3的光束汇聚至第二开关矩阵36的开关(1,1)处，并将入射光路为L4的光束汇聚至第二开关矩阵36的开关(2,1)处。
第二开关矩阵36的开关(1,1)将光束向上偏折θ度角后出射至第三光纤33，开关(2,1)将光束向下偏折θ度角后出射至第四光纤34。
本实施例中，由于不要求第一开关矩阵位于汇聚透镜的焦平面上，因此第一开关矩阵和会聚透镜之间没有距离要求，且光交叉连接装置调整到不同工作状态时体积没有发生变化，各元件之间较紧凑，因此相比图4所示实施例，本实施例中的光交叉连接装置可以更加小型化。
上面各实施例中，每一束光依次经过第一开关矩阵时，由于只经过一个开关(包括一个液晶和一个PPG)，那么从第一开关矩阵出来后，光路有两种选择可能，那么光束每一个光束仅能从两个输出端口中选择。可选的，每一束光在经过第一开关矩阵时，依次经过m个开关，其中m为大于等于2的整数，下面结合图8进行举例说明。
在本发明的第一种可能的实施方式中，如图8所示，图8为本发明的光交叉连接装置的另一种实施例的结构示意图。图8中一个阴影方框代表一个开关。本实施例中，光交叉连接装置的结构和图4所示光交叉连接装置的结构相似，不同的是，本实施例中，光交叉连接装置的输入端口和输出端口的数量均为x(图8中x＝4)，第一开关矩阵35和第二开关矩阵36分别包括呈矩阵排布的x×m(图8中m＝2)个开关。其中，第一开关矩阵35中第一列的x个开关和x个输入端口一一对应，每个开关用于接收来自对应的输入端口的光束，第二开关矩阵36中第m列的x个开关和该x个输出端口一一对应，每个输出端口用于接收来自对应的开关的光束。
如图9所示，图9为光束在依次经过2个开关时所能够实现的4种光路的示意图。其中，图中的方框为液晶，阴影方框为PPG。如图10所示，图10中的四个图分别为4个输入端口输出的光束在经过光交叉连接装置时所能够实现的所有光路的示意图。
具体的，以第一个输入端口为例，该输入端口的光束依次经过第一开关矩阵35中第一行的m个开关后，所能够实现的光路一共有2m(图9中m＝2)种，该2m种光路中的其中的x种光路可以被位于第一开关矩阵35和第二开关矩阵36之间的透镜37分别折射到第二开关矩阵36中第一列的x个开关上。通过对第一开关矩阵35中第一行的各开关的液晶的控制来选择实现其中一种光路。其他x-1个输入端口出射的光束的光路和第一个输入端口出射的光束的光路类似。
而且，入射到第一列的第j(j为大于等于1且小于等于m的正整数)行上的开关的光束依次经过第二开关矩阵中的第j行上的各开关后，不管入射该第j行开关的光束的入射角度如何，通过对第j行中各开关的液晶的控制，使得该第j行出射的光束均以位于通过一个预定范围内的入射角度入射至第j个输出端口。
本实施例中，光交叉连接装置中的第一开关矩阵包括x×m个开关，其中每一行开关与一个输入端口相对，使得一个输入端口输出的光束依次经过该行中的m个开关；由于开关中包括PPG，通过利用PPG能够改变圆偏振光的偏振方向的特性，对于该第一开关矩阵中的每一行的m个开关，控制装置通过控制该m个开关来选择输入端口输出的偏振光束在从第m个开关出射时的出射角度，来选择该束光束在入射第二开关矩阵时所入射的行数，这样，该光束在依次经过第二开关矩阵中的某行开关后入射至该行对应的输出端口，由于光束在耦合到输出端口时需要以预置角度入射该输出端口，本发明中还通过控制装置控制第二开关矩阵中的该行开关来改变该光束的传播角度，使得该光束在入射输出端口时能够以预置角度入射。
需注意的是，在图8所示实施例中，2m等于x。实际应用中，x可以小于2m。而且，光交叉连接装置的输出端口的数量也可以大于输入端口的数量，只要输出端口的数量小于2m即可，输出端口的具体设置数量取决于实际情况。
需注意的是，在图8所示实施例中，第二开关矩阵的列数等于第一开关矩阵的列数。实际应用中，第二开关矩阵的列数也可以小于第一开关矩阵的列数，只要能使得第二开关矩阵出射的光束在入射输出端口时以预置角度入射即可，其中第二开关矩阵的具体列数取决于实际设计情况。
本发明中，光交叉连接装置的第一开关矩阵和第二开关矩阵中位于同一列上的开关的PPG为不同PPG，或者，也可以将同一列开关的PPG由同一个面积较大的PPG实现，在此不作限制。但由于控制装置需要通过对每一个开关中的液晶进行控制来选择光束经过该开关时的光路，因此不同开关中的液晶不可以由同一个液晶实现。
在上面描述的第一种可能的实现方式中，第一开关矩阵的各行和第二开关矩阵的各行相互平行，第一开关矩阵的各列和第二开关矩阵的各列相互平行，且该第一开关矩阵中的所有PPG的偏折面和该第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于该预置面(图8中具体为纸面)。可选的，在本发明的第二种可能的实现方式中，与第一种可能的实现方式不同的是，本实施方式中的第二开关矩阵和输出端口相比第一种实现方式中朝同一方向旋转了90度，也即第一开关矩阵的各行与第二开关矩阵的各行相互平行，第一开关矩阵的各列和第二开关矩阵的各列相互垂直；第一开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第一预置面，第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第二预置面，其中，第一预置面垂直于第二预置面。那么，相对应的，与第一中实现方式中的透镜到第二开关矩阵之间的光路相比，本实现方式中的透镜使得透镜和第二开关矩阵之间的光路旋转了90度。
或者，可选的，在本发明的第二种可能的实现方式中，本实施方式中的第二开关矩阵和输出端口相比第一种实现方式中所旋转的角度也可以不是90度，而是其他数值的角度，在此不作限制。
上述实施例中，开关仅包括一个液晶和一个PPG，也即每一束光在经过一个开关后传播角度发生了变化。可选的，在本发明的另一些可能的实施方式中，开关包括依次两个PPG和一个液晶，该两个PPG的其中一个PPG用于接收来自该液晶的光束，并将该光束出射至另一个PPG。
如图11所示，图11为光束经过包括两个PPG和一个液晶的开关时的光路示意图。光束经过液晶71后入射至PPG72，从PPG72出射后入射至PPG73。其中，若入射液晶71的光束为右旋偏振态，当液晶71满足第一条件时，那么光束穿过液晶71以左旋偏振态入射PPG72，则经PPG72后改为右旋偏振态并朝第一预置方向(图11中为向上)偏折θ度角入射至PPG73。该光束经PPG73后改为左旋偏振态，并朝第二预置方向(图11中为向下)偏折θ度角出射。当液晶71满足第二条件时，那么光束穿过液晶71以右旋偏振态入射PPG72，则经过PPG72后改为左旋偏振态并朝第二预置方向(图11中为向下)偏折θ度角入射至PPG73，该光束经PPG73后改为右旋偏振态，并朝第一预置方向(图11中为向上)偏折θ度角出射。
因此，当右旋偏振态的光束入射开关时，若需要将光束的光路朝第一预置方向平移，则液晶71需满足第一条件，且光束从位移开关出射后偏振态相反；若需要将光束的光路朝第二预置方向平移，则液晶71需满足第二条件，且光束从位移开关出射后偏振态不变。
同理，当左旋偏振态的光束入射位移开关时，若需要将光束的光路朝第一预置方向平移，则液晶71需满足第二条件，且光束从位移开关出射后偏振态不变；若需要将光束的光路朝第二预置方向平移，则液晶71需满足第一条件，且光束从位移开关出射后偏振态相反。
这样，通过并列设置的两个PPG可以使得光束的光路产生平移，而通过该两个PPG前的液晶来选择光束的光路平移的方向。下面结合图12所示实施例进行具体举例描述。
请参阅图12，图12为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图。
本实施例中，光交叉连接装置80的结构和图5所示的光交叉连接装置的结构相似，不同的是，本实施例中，光交叉连接装置中没有位于第一开关矩阵81和第二开关矩阵82之间的透镜，且图5所示光交叉连接装置中各开关仅包括一个液晶和一个PPG，而本实施例的光交叉连接装置中各开关为如图11所示的开关。
本实施例中，通过控制装置对第一开关矩阵81中第一行开关的液晶的控制，使得来自第一光纤31的光束经过第一开关矩阵81的开关(1.1)后，选择朝纸外平移，以使得光束的光路和第二开关矩阵82中第二行开关位于同一平面上，这样，光束可以入射至第二开关矩阵82中的开关(2，1)，经第二开关矩阵82中的开关(2，1)后向下平移至和第四光纤34位于同一平面上，以使得第二开关矩阵82的开关(2,1)出射的光束能够入射至第四光纤34。
或者，使得来自第一光纤31的光束经过第一开关矩阵中81的开关(1.1)后，可选择朝纸内平移，以使得光束的光路和第二开关矩阵82中第一行开关位于同一平面上，这样，光束可以入射至第二开关矩阵82中的开关(1，1)，经第二开关矩阵82中的开关(1，1)后向下平移至和第三光纤33位于同一平面上，以使得第二开关矩阵82的开关(1,1)出射的光束能够入射至第三光纤33。
来自第二光纤32的光束的光路同理，在此不再赘述。
可选的，图12所示的光交叉连接装置中，光交叉连接装置中的输入端口的数量为x，输出端口的数量为y，x和y均为大于等于2的整数。相对应的，第一开关矩阵81是x×m的矩阵，该x个输入端口和该x×m的开关矩阵中的第一列中的x个开关一一对应。第二开关矩阵82是y×n的矩阵，该y个输出端口和该y×n的开关矩阵中的最后一列中的y个开关一一对应，x×m的开关矩阵中的各行和y×n的开关矩阵中的各行相互平行，x×m的开关矩阵中的各列和y×n的开关矩阵中的各列相互垂直。
具体的，本实施例中，x＝y。对于该x个输入端口中的第j个输出端口，其中j为1到x中的任意一个整数，该第j个输出端口输出的光束经过第一开关矩阵81中的第j行的m个开关后，从第一开关矩阵81出射时的出射光路有2m种，在该2m种光路中，其中有x种光路分别和第二开关矩阵82的x行开关一一对应，每一种光路能够直接入射至第二开关矩阵82的对应行的第一开关上，并经该行的n个开关后，光路平移至各输出端口的所在平面上，并直接入射至该行开关对应的输出端口。其中，第二开关矩阵中n的具体数值以及该第二开关矩阵中每个开关中两个PPG之间的距离决定了一束光在经过第二开关矩阵后所能够实现的最大位移，因此，第二开关矩阵中n的具体数值取决于实际应用中光束所要能够实现的位移，和m的取值无关。
实际应用中，y也可以大于x，也即部分输出端口中没有光束输出，这可以根据实际应用情况进行设计，只要y的数量小于2m即可。
在图12所示实施例中，第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关分别设置并列的两个PPG，使得每一束光经过PPG两次来达到光路平移的效果。可选的，在本发明的另一些可能的实施方式中，开关中不是包括并列的一个液晶和两个PPG，而是包括并列的一个液晶、一个PPG和一个反射件，如图13所示，图13为光束经过包括并列的液晶、PPG和反射件的开关时的光路示意图。光束经过液晶91和PPG92后入射至反射件93，被反射件93反射回PPG92，依次穿过PPG 92和液晶91后出射。
其中，若入射液晶91的光束为右旋偏振态：
当液晶91满足第一条件时，那么光束穿过液晶91入射PPG92时为左旋偏振态，则经PPG92后改为右旋偏振态并朝第一预置方向(图13中为向上)偏折θ度角入射至反射件93，经反射件93反射，并改为左旋偏振态；左旋偏振态的光束以入射角为θ度角再次入射PPG92，经PPG92后改为右旋偏振态，并朝第二预置方向(图13中为向下)偏折θ度角出射至液晶91，穿过液晶91后为左旋偏振态。
当液晶91满足第二条件时，那么光束穿过液晶91入射PPG92时为右旋偏振态，则经过PPG92后改为左旋偏振态并朝第二预置方向(图13中为向下)偏折θ度角入射至反射件，经反射件92反射，并改为右旋偏振态；右旋偏振态的光束以入射角为θ度角再次入射PPG92，经PPG92后改为左旋偏振态，并朝第一预置方向(图13中为向上)偏折θ度角出射至液晶91，穿过液晶91后为左旋偏振态。
因此，当右旋偏振态的光束入射开关时，若需要将光束的光路朝第一预置方向平移，则液晶91需满足第一条件，且光束从开关出射后偏振态相反，传播方向相反；若需要将光束的光路朝第二预置方向平移，则液晶91需满足第二条件，且光束从位移开关出射后偏振态相反，传播方向相反。
同理，当左旋偏振态的光束入射开关时，若需要将光束的光路朝第一预置方向平移，则液晶91需满足第二条件，且光束从开关出射后偏振态相反，传播方向相反；若需要将光束的光路朝第二预置方向平移，则液晶91需满足第一条件，且光束从位移开关出射后偏振态相反，传播方向相反。
这样，通过并列设置的PPG和反射件可以使得光束经过PPG两次来使得光束的光路产生平移，而通过该PPG前的液晶来选择光束的光路平移的方向。下面结合图14所示实施例进行具体举例描述。
请参阅图14，图14为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图。与图12所示实施例不同的是，本实施例中，光交叉连接装置还包括导光件1003，且第一开关矩阵和第二开关矩阵中包括如图13所示的开关。本实施例中，通过在第一开关矩阵和第二开关矩阵中加入图13所示的开关以及导光件1003的设置，将图12所示实施例中的第一开关矩阵的入射一侧和出射一侧的光路进行折叠以及将第二开关矩阵入射一侧和出射一侧的光路进行折叠。下面对本实施例具体解释。
本实施例中，光交叉连接装置包括控制装置(图未示)、第一开关矩阵1001、第二开关矩阵1002、导光件1003、2个输入端口和2个输出端口。具体的，光交叉连接装置包括第一光纤31、第二光纤32、第三光纤33和第四光纤34，其中，该2个输入端口分别为第一光纤31、第二光纤32的端口，该2个输出端口分别为第三光纤33和第四光纤34的端口。导光件1003位于各输入端口与第一开关矩阵1001之间，以及位于第二开关矩阵1002与各输出端口之间，各输入端口、第二开关矩阵1002、第一开关矩阵1001、各输出端口依次位于导光件1003的四周。
第一开关矩阵1001和第二开关矩阵1002分别包括呈矩阵排布的2×1个开关，其中该开关为如图13所示的开关。第一开关矩阵1001的第一列的各开关和各输入端口一一相对，且该第一开关矩阵中各PPG的偏折面均平行于第一预置面，第二开关矩阵1002的第一列的各开关和各输出端口一一相对，第二开关矩阵1002中各PPG的偏折面均平行于第二预置面(图14中具体为纸面)，且第一预置面垂直于第二预置面。具体的，本实施例中，第一光纤31位于第二光纤32的上方，第三光纤33位于第四光纤34的外方。
请参阅图15，图15中的左图为图14所示实施例中导光件1003的左视图，右图为导光件和第一开关矩阵、第二开关矩阵的位置关系。图中导光件1003的圆形白色方框区域内为透射区，圆形阴影方框区域内为反射区。其中，导光件1003上的反射区上镀有反射膜，透光区上为透光片或者为通孔，在此不作限制。具体的，导光件可以为带有透光区的反射镜或者部分区域镀有反射膜的透光片，在此不作限制。
第一光纤31出射的光束穿过导光件1003的透光区141并入射至第一开关矩阵1001中开关(1,1)上，第二光纤32出射的光束穿过该导光件1003的透光区142并入射至第一开关矩阵1001中开关(2,1)上。
当光交叉连接装置被调整到第一状态时，控制装置分别控制第一开关矩阵和第二开关矩阵中的各液晶，使得：
第一开关矩阵1001中的开关(1,1)(图15右图中标号为149)接收来自第一光纤31的光束，并将光束朝纸外方向平移，出射至导光件1003的反射区143上；该光束经反射区143反射后入射至第二开关矩阵1002的开关(2,1)(图15右图中标号为151)上，该开关(2,1)将该光束朝各输出端口所在平面的方向平移，出射至导光件1003的透射区145，并穿过该透射区145直接入射第三光纤33中。
第一开关矩阵1001中的开关(2,1)(图15右图中标号为150)接收来自第二光纤32的光束，并将光束朝纸内方向平移，出射至导光件1003的反射区144上；该光束经反射区144反射后入射至第二开关矩阵1002的开关(1,1)(图15右图中标号为152)上，该开关(1,1)将该光束朝各输出端口所在平面的方向平移，出射至导光件1003的透射区146，并穿过该透射区146直接入射第四光纤34中。
当光交叉连接装置被调整到第二状态时，控制装置分别控制第一开关矩阵和第二开关矩阵中的各液晶，使得：
第一开关矩阵1001中的开关(1,1)接收来自第一光纤31的光束，并将光束朝纸内方向平移，出射至导光件1003的反射区147上；该光束经反射区147反射后入射至第二开关矩阵1002的开关(2,1)上，该开关(2,1)将该光束朝各输出端口所在平面的方向平移，出射至导光件1003的透射区146，并穿过该透射区146直接入射第四光纤34中。
第一开关矩阵1001中的开关(2,1)接收来自第二光纤32的光束，并将光束朝纸外方向平移，出射至导光件1003的反射区148上；该光束经反射区148反射后入射至第二开关矩阵1002的开关(1,1)上，该开关(1,1)将该光束朝各输出端口所在平面的方向平移，出射至导光件1003的透射区145，并穿过该透射区145直接入射第三光纤33中。
本实施例中，相比图12所示实施例，由于将第一开关矩阵入射一侧和出射一侧的光路进行重叠以及第二开关矩阵入射一侧和出射一侧的光路进行重叠，因此相比图12所示实施例体积上更小，有利于光交叉连接装置的小型化。
在图14所示实施例中，导光件通过在不同区域上分别镀有反射膜和设有透光区来对实现光路区分的作用。在本发明其他可能的实施方式中，导光件可以通过偏振分光的方式来实现光路区分的作用。具体的，请参阅图16，图16为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构图示意图。
与图14所示实施例不同的是，本实施例中的光交叉连接装置中，导光件具体为偏振分光器，用于反射P光并透射S光，或者用于反射S光并透射P光；且第一开关矩阵1001和该导光件1003之间还设置有1/4玻片1601、第二开关矩阵1002和导光件1003之间分别设置有1/4玻片1602。该1/4玻片用于将入射的圆偏振光改变为线偏振光，以及将入射的线偏振光改变为圆偏振光。具体举例来说，1/4玻片能够将入射的左旋偏振光改变为P光，将入射的右旋偏振光改变为S光，将入射的P光改变为左旋偏振光和将入射的S光改变为右旋偏振光。
在入射入射端口的光束不是偏振光的实施例中，可选的，光交叉连接装置中各输入端口处还设置有起偏器，用将输出的光束改变为线偏振光，也即P光或者S光。
由于P光在经反射镜反射后会变成S光，S光经反射镜反射后会变成P光，因此，在图16中，各输入端口出射的光束透射导光件1003后并入射第一开关矩阵1001后，经第一开关矩阵1001反射回导光件1003时偏振方向改变，被该导光件1003反射至第二开关矩阵1002，经第二开关矩阵1002反射回导光件1003时偏振方向改变，以能够透射该导光件1003并出射至输出端口。本实施例中，各输入端口出射的光束在光交叉连接装置中的光路和在图14所示实施例的光交叉连接装置中的光路相同，在此不再赘述。
本实施例中，由于导光件为偏振分光器，相比图14所示实施例，本实施例中不需要在空间结构上严格要求第一光束和第二光束的在不同时候的光路与导光镜上的透光区和反射区严格对准。
图14和图16所示的光交叉连接装置中，输出端口的数量和输入端口的数量也可以进行扩展，相对应的，第一开关矩阵和第二开关矩阵中所包含的开关的数量需增加。具体的，在图16所示的光交叉连接装置的基础上扩展后，如图17和图18所示，图17为本发明的光交叉连接装置的另一个实施例的结构示意图，图18为图17中的输入输出端口和第一、第二开关矩阵的仰视图。
该光交叉连接装置包括x个输入端口和y个输出端口，x和y均为大于等于2的整数。相对应的，第一开关矩阵1001是x×m的矩阵，该x个输入端口和该x×m的开关矩阵中的第一列中的x个开关一一对应，其中，该x×m的开关矩阵中，第1列到第m-1列开关(也即面向输入端口的前m-1列)均为如图11所示的开关(即包括一个液晶和两个PPG的开关)，第m列开关为如图13所示的开关(即包括依次并列的一个液晶、一个PPG和一个反射件的开关)。第二开关矩阵1002是y×n的矩阵，该y×n的开关矩阵中的第n列中的y个开关和该y个输出端口一一对应，其中，该y×n的开关矩阵中，第1列到第n-1列开关(也即面向输出端口的前m-1列)均为如图11所示的开关(即包括一个液晶和两个PPG的开关)，第n列开关为如图13所示的开关(即包括依次并列的一个液晶、一个PPG和一个反射件的开关)。
具体的，在图17中，该x和y均等于4，m和n均等于2。第一开关矩阵1001的各行和各列均平行于纸面，且该第一开关矩阵中的各开关的偏折面垂直于纸面；第二开关矩阵1002的各行平行于纸面，各列垂直于纸面，且该第二开关矩阵中的各开关的偏折面平行于纸面。
第一开关矩阵1001和导光件1003之间设置的四分之一玻片1601的面积也随之变大，以使得导光件1003赫尔第一开关矩阵1001之间的所有光路能够穿过该四分之一玻片1601。第二开关矩阵1002和导光件1003之间设置的四分之一玻片1602也同理。
对该x个输入端口中的第j个输出端口，其中j为1到x中的任意一个整数，该第j个输出端口输出的光束透射导光件1003后入射至第一开关矩阵1001中的第j行的第一个开关，也即开关(j，1)，经过该第j行开关后从该开关(j，1)出射时能够实现的光路有22m，在该22m种光路中，其中有x种光路分别和第二开关矩阵1002的x行开关一一对应。具体的，在该x种光路中，每一种光路经导光件1003反射并穿过四分之一玻片1602后能够直接入射至第二开关矩阵1002的对应行的开关上，并经该行的n个开关后，光路平移至各输出端口的所在平面上，并直接透射导光件1003入射至该行开关对应的输出端口。
上面结合图17和图18描述了在图16所示光交叉连接装置的基础上扩展输入端口和输出端口的实现方式，实际应用中，在图14所示光交叉连接装置的基础上扩展输入端口和输出端口的实现方式和图17所示的光交叉连接装置一样，不同的是将图17中的具体为偏振分光器的导光件替换为设置有多个透光区和反射区的导光件，且将图17中的两个四分之一玻片去掉。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光交叉连接装置，其特征在于，包括：
x个输入端口、y个输出端口、第一开关矩阵、第二开关矩阵和控制装置，其中，x和y为正整数，且y大于等于x；
所述第一开关矩阵包括呈矩阵排布的x×m个开关，其中，所述第一开关矩阵中的第一列的x个开关分别用于接收来自所述x个输入端口的偏振光束；所述第二开关矩阵包括呈矩阵排布的y×n个开关，其中，所述y个输出端口分别用于接收来自所述第二开关矩阵中的最后一列的y个开关的光束；所述x个输入端口中每个输入端口分别具有对应的输出端口；
其中，所述第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关包括至少一个聚合物偏振光栅PPG，所述PPG用于将入射的左旋偏振光改变成右旋偏振光，并在所述PPG的偏折面内朝第一预置方向偏折预置角度出射，以及将入射的右旋偏振光改变成左旋偏振光，并在所述PPG的偏折面内朝第二预置方向偏折所述预置角度出射，所述第一预置方向和所述第二预置方向相反；
所述控制装置用于当确定第j个输入端口的对应输出端口为第k个输出端口时，控制所述第一开关矩阵和所述第二开关矩阵中的开关，使得所述第j个输入端口输出的光束依次经过所述第一开关矩阵中的第j行开关和所述第二开关矩阵中的第k行开关，以预置角度入射至所述第k个输出端口，其中，j为小于等于x的正整数，k为小于等于y的正整数。
2.根据权利要求1所述的光交叉连接装置，其特征在于，所述第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关还包括一个液晶，所述开关中的PPG用于接收来自所述开关中的液晶的光束；
其中，所述液晶用于在满足第一条件时透射入射光，以及在满足第二条件时将入射的左旋偏振光改变为右旋偏振光以及将入射的右旋偏振光改变为左旋偏振光。
3.根据权利要求2所述的光交叉连接装置，其特征在于，所述第一开关矩阵的行与所述第二开关矩阵的行平行，所述第一开关矩阵的列与所述第二开关矩阵的列平行，且所述第一开关矩阵中的所有PPG的偏折面和所述第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于所述行和所述列构成的平面。
4.根据权利要求2所述的光交叉连接装置，其特征在于，所述第一开关矩阵的行与所述第二开关矩阵的行平行，所述第一开关矩阵的列与所述第二开关矩阵的列垂直；
所述第一开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第一预置面，所述第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第二预置面，其中，所述第一预置面垂直于所述第二预置面。
5.根据权利要求3或4所述的光交叉连接装置，其特征在于，所述光交叉连接装置还包括透镜系统，用于将来自所述第一开关矩阵中第m列开关出射的x个光束分别折射到所述第二开关矩阵中第一列中的x个开关上。
6.根据权利要求1所述的光交叉连接装置，其特征在于，所述第一开关矩阵和第二开关矩阵中的开关还包括一个PPG和一个液晶，所述开关的两个PPG的其中一个PPG用于接收来自所述液晶的光束，并将所述光束出射至另一个PPG；
其中，所述液晶用于在满足第一条件时透射入射光，以及在满足第二条件时将入射的左旋偏振光改变为右旋偏振光以及将入射的右旋偏振光改变为左旋偏振光；
所述第一开关矩阵的行与所述第二开关矩阵的行平行，所述第一开关矩阵的列与所述第二开关矩阵的列垂直；
所述第一开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第一预置面，所述第二开关矩阵中的所有PPG的偏折面均平行于第二预置面，其中，所述第一预置面垂直于所述第二预置面；
所述控制装置用于控制所述开关中的液晶，使得所述液晶满足所述第一条件或者所述第二条件。
7.根据权利要求1所述的光交叉连接装置，其特征在于，所述第一开关矩阵中第一列至第m-1列中的开关和所述第二开关矩阵中第一列至第n-1列中的开关具体包括两个PPG和一个液晶，所述两个PPG的其中一个PPG用于接收来自所述液晶的光束，并将所述光束出射至另一个PPG；
所述第一开关矩阵的第m列中的开关和所述第二开关矩阵的第n列中的开关具体包括依次并列的一个液晶、一个PPG和一个反射件，其中所述反射件用于接收来自所述PPG的光束并反射回所述PPG；
所述光交叉连接装置还包括导光件，所述导光件用于将来自所述x个输入端口的光束透射至所述第一开关矩阵，将来自所述第一开关矩阵的光束反射至所述第二开关矩阵，以及将来自所述第二开关矩阵的光束透射至所述输出端口。
8.根据权利要求1所述的光交叉连接装置，其特征在于，m＝1，n＝1；
所述第一开关矩阵和第二开关矩阵的开关具体包括依次并列的一个液晶、一个PPG和一个反射件，其中所述反射件用于接收来自所述PPG的光束并反射回所述PPG；
所述光交叉连接装置还包括导光件，所述导光件用于将来自所述x个输入端口的光束透射至所述第一开关矩阵，将来自所述第一开关矩阵的光束反射至所述第二开关矩阵，以及将来自所述第二开关矩阵的光束透射至所述输出端口。
9.根据权利要求7或8所述的光交叉连接装置，其特征在于，所述导光件在来自所述输入端口的光束的入射光路上设置有透射区，在来自所述第一开关矩阵的光束的入射光路上设置有反射区，以及在来自所述第二开关矩阵的光束的入射光路上设置有透射区。
10.根据权利要求7或8所述的光交叉连接装置，其特征在于，所述导光件为偏振分光器；
所述第一开关矩阵和所述导光件之间、所述第二开关矩阵和所述导光件之间分别设置有四分之一玻片。
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